반응 속도
화학 반응이 일어나는 속도 / From Wikipedia, the free encyclopedia
화학에서 반응속도(反應速度)는 어떤 화학 반응이 일어나는 속도를 말한다. 예를 들어, 공기 중에서 쇠가 산화되는 반응은 몇 년이 걸리는 느린 반응이지만, 부탄이 연소되는 반응은 단 몇 초만에 일어난다. 이는 다양한 변수들에 의해 영향을 받으며, 단위 시간당 화학물질의 농도 변화를 이용해 측정할 수 있다. 이때 반응 속도를 측정하기 위한 방법으로는 반응이 멈출 정도의 온도로 급랭하는 방법과 특정 파장의 빛을 쪼여 흡수되는 양을 측정하는 방법이 있다. 반응 속도에 많은 영향을 주는 요인으로 온도와 물리적인 상태를 들 수 있다. 전체 반응 속도는 단일 단계 반응 중 가장 느린 반응에 의해 결정된다. 반응 메커니즘에서 이에 해당하는 단일 단계 반응을 속도 결정 단계라고 한다. 속도 결정 단계는 전체 반응 속도에 결정적인 영향을 주는 단계라 할 수 있다. 반응 메커니즘은 크게 다음과 같이 4가지 경우로 나눌 수 있다.
이 문서의 내용은 출처가 분명하지 않습니다. (2010년 10월) |
1. 속도 결정 단계가 반응 메커니즘을 구성하는 여러 단일 단계 반응 중 첫 번째일 경우이다. 이때는 속도 결정 단계의 속도 계산식과 해당 반응의 전체 속도식이 정확히 일치한다. 반응속도 이론값=73.6KJ/mol
2. 속도 결정 단계가 하나 이상의 빠른 단일 단계 반응 이후일 경우이다. 속도 결정 단계 이전의 단일 단계 반응의 경우 속도가 빠르다면 모두 평형 상태에 있다고 볼 수 있다. 이를 이용하여 속도를 구한다. 이 경우에도 속도 결정 단계의 속도식과 해당 반응의 전체 속도식이 정확히 일치한다.
3. 반응 메커니즘에서 느린 단일 단계 반응이 하나도 없는 경우이다. 이 경우는 모든 단일 단계 반응이 빠르게 진행되어 특별히 반응 속도 결정 단계라 구분하기 힘든 경우이다. 이 경우 중간체를 이용하여 속도를 구한다. 중간체는 반응성이 크고 불안정해서 많이 생기거나 많이 없어진다. 그래서 반응성이 큰 중간체의 농도가 반응 도중 일정하게 유지된다 가정하여 정류 상태 근사법을 이용한다. 압력 조건을 이용하여 더 실제에 가까운 근사를 할 수 있다.
4. 일부 단일 단계 반응이 수없이 반복되는 연쇄반응의 경우이다. 연쇄반응은 반응의 개시를 통한 반응성이 강한 반응 중간체의 생성, 전파를 통한 생성물의 형성 및 반응 중간체의 재생성, 종결에 의한 반응 중간체의 소멸 및 해당 반응의 종료로 이루어진다. 이 경우 반응 속도는 일정하게 유지되며 반응 중간체의 농도도 일정하게 유지된다.
화학반응속도론은 반응속도를 연구하는 물리화학의 한 학문이다. 화학반응속도론의 개념은 화학공학, 효소학, 환경공학 등의 분야에서도 사용하고 있다.